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Einsatz alternativer Verfahren zur Waermebereitstellung in GDRA

Im Rahmen des Projektes werden die Gestehungskosten fuer die Gasdruckregelung ueber den gesamten Lebenszyklus der GDRA bilanziert und auf der Basis von Messwerten der EVG mbH verifiziert. Das vorgeschlagene Rechenverfahren integriert explizit die Kosten fuer die Gasvorwaermung und greift die Struktur der VDI 2067 bzw. VDI 6025 auf. Neben der Kostenbetrachtung wurde parallel der Bezug zum Primaerenergiebedarf und den Treibhausgasemissionen, bewertet im CO2-Massstab hergestellt. Das Problem der Erdgasvorwaermung wird separat behandelt. Optimierungsmoeglichkeiten im Bereich der Waermebereitstellung werden abgeleitet.

Effizienzsteigerung biologischer Abluftbehandlungsverfahren durch Kombination mit alternativen Verfahren zur Abluftreinigung von biologischen Abfallbehandlungsanlagen sowie mechanisch-biologischen Restabfallbehandlungsanlagen

Abluftemissionen von biologischen Abfallbehandlungsanlagen zum Zweck der Komposterzeugung werden über die TA Luft geregelt. Dabei hat sich die Kombination aus Wäscher und Biofilter zur Abluftbehandlung mit dem Ziel der Staubabscheidung und Geruchsminderung weitgehend bewährt. Hauptsächliches Augenmerk liegt dabei auf der Begrenzung von Geruchsemissionen. Neben Anforderungen an die Begrenzung von geruchsintensiven Stoffen wird die effektive Reduktion aller kritischen organischen Stoffe der Klassen 1 und 2 nach Nr. 3.1.7 TA Luft zur Einhaltung der festgeschriebenen Grenzwerte gefordert. Bei der mechanisch-biologischen Behandlung von Siedlungsabfällen hat sich in Untersuchungen und Praxiserfahrungen der letzten Jahre gezeigt, dass der Biofilter nicht ausreicht, um die Abluft zu reinigen und die Anforderungen der TA Luft an eine effektive Reduktion aller kritischen organischen Stoffe der Klassen 1 und 2 zu erfüllen. Mit in Kraft treten der 30. BImSchV sind für mechanisch-biologische Restabfallbehandlungsanlagen weitergehende bzw. alternative Abluftreinigungsverfahren notwendig, so dass sich ein neuer Stand der Technik auf dem Gebiet der Abluftreinigung abzeichnen wird. Untersucht werden alternative Abluftreinigungsverfahren zur Behandlung der Emissionen von biologischen Abfallbehandlungsverfahren sowie mechanisch-biologische Restabfallbehandlungsverfahren. Das Projekt wird in Kooperation mit einem Industriepartner durchgeführt. Neben der Bilanzierung der quantitativen Emissionen sollen deren potenzielle Umweltauswirkungen auf Basis einer ökobilanziellen Abschätzung ermittelt werden, um die unterschiedlichen Systeme miteinander vergleichen zu können.

Neuartiges Aluminiumbandbeschichtungsverfahren zur vollständigen Substitution des Anodisierungsprozesses

InfinBat - Zwischenschicht-funktionalisierte Materialien für neuartige elektrochemische Interkalationsbatterien

Alternative Beikrautregulierung im Obst- und Weinbau auf Basis Autonomer Technologien (ABOW-AT)

Zielsetzung: Aufgrund der immer strenger werdenden gesetzlichen Regelungen beim Einsatz von Pestiziden, vor allem von Glyphosat, und dem Druck aus der Gesellschaft gewinnen alternative Methoden zur Beikrautregulierung in Dauerkulturen wie Obst- und Weingärten an Bedeutung. Hier spielt vor allem die Bodenbearbeitung eine wichtige Rolle. Ziel dieser Pflegemaßnahmen ist die Schaffung und Erhaltung der natürlichen Bodenfruchtbarkeit, die als Grundlage für einen langfristigen und qualitativ hochwertigen Ertrag dient. Des Weiteren soll durch eine schonende Bearbeitung des Bodens der Austrag von Nährstoffen eingegrenzt und die Belastung des Grundwassers auf ein Minimum reduziert werden. Die mechanische Bodenbearbeitung bewirkt eine physikalische Lockerung und Belüftung des Bodens. Diese Arbeiten sind größtenteils voll mechanisiert. In Reihenkulturen wird vermehrt auf ein sogenanntes Begrünungsmanagement zurückgegriffen. Hierbei liegt der Fokus auf dem Anbau geeigneter Begrünungskulturen, die eine biologische Auflockerung der verdichteten Zonen bewirken und gleichzeitig für eine ausreichend hohe Bodenbedeckung sorgen. Dies bringt eine Reduktion der Erosion mit sich, führt zur Verbesserung bzw. Sicherung der Wasserqualität und fördert den Humusaufbau sowie das Bodenleben. Die Begrünung nimmt daher eine Schlüsselfunktion zum Erhalt bzw. zur Steigerung der Bodenfruchtbarkeit ein. Auf diese Weise soll ein funktionierendes Ökosystem mit den Reihenkulturen geschaffen werden. Die Pflege dieser Begrünungen ist jedoch mit hohem Arbeitseinsatz, Zeitaufwand und dem Einsatz schwerer Maschinen verbunden. Um die pflanzliche Konkurrenzsituation der Begrünungspflanzen mit den Dauerkulturen um Wasser und Nährstoffe steuern zu können, müssen jene regelmäßig durch mechanische Bearbeitung, z.B. durch Mähen bzw. Mulchen, auf eine bestimmte Wuchshöhe getrimmt werden. Der Bereich zwischen den Reihen ist üblicherweise traktorbefahrbar und mit handelsüblichen Geräten bearbeitbar. Schwieriger ist dies zwischen den Pflanzen (in Weingärten meist nur ca. 90 cm Abstand). Die Arbeitselemente von konventionellen Anbaugeräten sind seitlich ausschwenkbar und verfügen über mechanische Fühlerleisten. Sobald der Fühler z.B. eine Rebe detektiert, schwenkt das Gerät ein. Allerdings kann durch den Fühler die Rinde verletzt werden, was die Pflanze anfällig für Pilzbefall macht. Da es sich bei diesen Arbeiten um immer wiederkehrende und monotone Aufgaben handelt, soll die Regulierung des Bewuchses in der Reihe und vor allem im Zwischen-Stock-Bereich möglichst trivial und automatisiert erfolgen.

ETOS: Elektrochemisches Screening und hocheffiziente Optimierung mit Praxisbezug, Teilprojekt A

Neugestaltung der Automobile

Das Forschungsprojekt befasst sich mit der Erstellung eines zukunftsfähigen Gesamtfahrzeugkonzeptes für den zunehmend urbanisierten Raum unter Verwendung nachhaltiger Technologien, die innerhalb dernächsten zehn Jahre voraussichtlich verfügbar sein werden. Das Fahrzeugkonzept soll auf technisch-rationaler Basis, d.h. auf die Erfüllung bestimmter Transportaufgaben ausgerichtet sein, wobei irrationelle menschlicher Gepflogenheiten vernachlässigt werden. Die Forschungsarbeiten werden unter Beachtung der Verfügbarkeit von Energieträgern und unter Berücksichtigung der gültigen und zu erwartenden gesetzlichen und sozialen Rahmenbedingungen durchgeführt.

Fachbereich: Thermodynamik und Emissionsforschung - Verkehr und Umwelt

ZIELSETZUNG Das Ziel des Arbeitsbereiches ist es durch Erforschung des Wirkungskreises Schadstoffemissionen und Immissionen sowie alternativer Kraftstoffe und Antriebe Grundlagen zur nachhaltigen Verbesserung der Lebensqualität zu erarbeiten. Die wichtigsten Forschungsgebiete sind die Messung und Simulation der Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, deren Ausbreitung und die dabei auftretenden luft-chemischen Reaktionen. SPEZIALGEBIETE - Messung und Simulation von Emissionen und Energieverbrauch des Verkehrs: - Prüfstandsmessungen und Simulation von Einzelfahrzeugen, Motoren und Aggregate (PKW und Nutzfahrzeuge) - Vergleichende Studien zu alternativen Antriebsarten und Kraftstoffen - Untersuchungen zu Eigenschaften und Anforderungen an Biodiesel - Emissions-Modellrechnungen für lokale, regionale und globale Problemstellungen - Strömungssimulation und Thermodynamik: - atmosphärische Strömungen in der Mikro und Mesoskala - technische Strömungen in Maschinen, Anlagen und Gebäuden - Turbulenzbetrachtungen in mikroskaligen Gebieten - Schadstoffausbreitung: - bei komplexen Verbauungen (Mikroskala) - einfaches und komplexes Gelände (Mesoskala) - Luftchemie - Messung von atmosphärischen Spurenstoffen: - Monitoring - 'Open-path remote sensing' Technologie Tunnellüftung - Lüftungsauslegung - Brandfall - Umweltverträglichkeitsuntersuchungen

Ertüchtigung von Gasmotoren in Kraft-Wärme-Kopplungs- Neu- und Bestandsanlagen für den angestrebten schrittweisen 'Fuel-Switch' von fossilem Erdgas zu klimaneutralen Gasen

Mit der angestrebten schrittweisen Kraftstofftransformation ('Fuel-Switch') von fossilem Erdgas zu klimaneutralen Gasen wie z.B. grünem Wasserstoff werden in Zukunft unterschiedliche Gasgemische im Gasnetz vorliegen. Im Rahmen des Projekts 'HydroFit' sollen Gasmotoren in KWK-Anlagen für diesen 'Fuel-Switch' ertüchtigt werden. Dabei werden neben zukünftigen Motoren, auch insbesondere Bestandsanlagen adressiert, die durch HydroFit leistungstechnisch optimiert werden. Um die Motoren in Zukunft nachhaltig, effizient und emissionsarm betreiben zu können, bedarf es geeigneter Anpassungen in Hard- und Software. Hierfür wird ein adaptives System entwickelt, das es ermöglicht, Gasmotoren unabhängig von der aktuellen Kraftstoffzusammensetzung im Versorgungsnetz zu betreiben. Das System kann dabei auf zeitlich sich ändernde Gaszusammensetzung reagieren, ohne dass Umbauten am Motor durchgeführt werden müssen. Dies ist insbesondere für die Übergangsphase der schrittweisen Einführung von der Wasserstoffbeimengung bis zur reinen Wasserstoffbereitstellung von Bedeutung. Zusätzlich wird HydroFit konstruktiv so gestaltet, dass bereits im Betrieb befindliche Anlagen wirtschaftlich ohne Änderungen am Grundmotor nachgerüstet werden können. Um die Funktionalität des Konzepts sicherzustellen, soll nach der Entwicklung eines Prototypsystems, dieses zunächst im Labor getestet werden. In einer weiteren Ausbaustufe erfolgt die Erprobung an einem Versuchsmotor im Feld. Mit dem vollständigen Umstieg auf Wasserstoff und andere klimaneutrale Kraftstoffe können Gasmotoren-BHKW nicht nur als Brückentechnologie in der Energiewende dienen, sondern auch langfristig für die Dekarbonisierung der Wärme- und Stromerzeugung sorgen. Mit dem in diesem Vorhaben geplanten adaptiven System bleiben sie dabei sehr flexibel und können im Gegensatz zu alternativen Technologien (wie z.B. der Brennstoffzelle) unabhängig von der Kraftstoffzusammensetzung, insbesondere der Reinheit des Wasserstoffs, betrieben werden.

Ertüchtigung von Gasmotoren in Kraft-Wärme-Kopplungs- Neu- und Bestandsanlagen für den angestrebten schrittweisen 'Fuel-Switch' von fossilem Erdgas zu klimaneutralen Gasen, Teilvorhaben: Entwicklung und Untersuchung einer kraftstoffvariablen Einblas- und Zündeinheit für Gasmotoren

Mit der angestrebten schrittweisen Kraftstofftransformation ('Fuel-Switch') von fossilem Erdgas zu klimaneutralen Gasen wie z.B. grünem Wasserstoff werden in Zukunft unterschiedliche Gasgemische im Gasnetz vorliegen. Im Rahmen des Projekts 'HydroFit' sollen Gasmotoren in KWK-Anlagen für diesen 'Fuel-Switch' ertüchtigt werden. Dabei werden neben zukünftigen Motoren, auch insbesondere Bestandsanlagen adressiert, die durch HydroFit leistungstechnisch optimiert werden. Um die Motoren in Zukunft nachhaltig, effizient und emissionsarm betreiben zu können, bedarf es geeigneter Anpassungen in Hard- und Software. Hierfür wird ein adaptives System entwickelt, das es ermöglicht, Gasmotoren unabhängig von der aktuellen Kraftstoffzusammensetzung im Versorgungsnetz zu betreiben. Das System kann dabei auf zeitlich sich ändernde Gaszusammensetzung reagieren, ohne dass Umbauten am Motor durchgeführt werden müssen. Dies ist insbesondere für die Übergangsphase der schrittweisen Einführung von der Wasserstoffbeimengung bis zur reinen Wasserstoffbereitstellung von Bedeutung. Zusätzlich wird HydroFit konstruktiv so gestaltet, dass bereits im Betrieb befindende Anlagen wirtschaftlich ohne Änderungen am Grundmotor nachgerüstet werden können. Um die Funktionalität des Konzepts sicherzustellen, soll nach der Entwicklung eines Prototypsystems, dieses zunächst im Labor getestet werden. In einer weiteren Ausbaustufe erfolgt die Erprobung an einem Versuchsmotor im Feld. Mit dem vollständigen Umstieg auf Wasserstoff und andere klimaneutrale Kraftstoffe können Gasmotoren-BHKW nicht nur als Brückentechnologie in der Energiewende dienen, sondern auch langfristig für die Dekarbonisierung der Wärme- und Stromerzeugung sorgen. Mit dem in diesem Vorhaben geplanten adaptiven System bleiben sie dabei sehr flexibel und können im Gegensatz zu alternativen Technologien (wie z.B. der Brennstoffzelle) unabhängig von der Kraftstoffzusammensetzung, insbesondere der Reinheit des Wasserstoffs, betrieben werden.

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